История физики: теория относительности

 Пуанкаре

В начале XX века среди математиков и физиков Германии немало насчитывалось лиц не немецкого происхождения. Многие из них стремились всеми средствами возвысить научный авторитет Эйнштейна, противопоставляя его выдающемуся представителю французской науки. Удивительно и даже парадоксально другое: их необъективная трактовка, игнорирующая существенный вклад Пуанкаре и Лоренца, находила поддержку во всех странах, в том числе во Франции и Голландии. Нужно отметить, что эта кампания привлекла внимание международных сионистских кругов, которые в своих корыстных целях были крайне заинтересованы в преувеличении славы Эйнштейна как единственного создателя одной из наиболее значительных научных теорий XX века. Предпринятые отдельными учеными попытки более полного и объективного описания истории рождения теории относительности наталкивались на упорное сопротивление многочисленных сторонников широко распространившегося уже мнения о том, что Эйнштейн является ее единственным творцом. Без внимания остались цитированные выше высказывания Лоренца о решающем вкладе Пуанкаре в эту теорию.[74] В общем хоре голосов тонули и другие редкие выступления, противоречившие укоренившейся версии

 Пространство и время

Определение же этой самой инерциальной системы координат умалчивается. Все те же постулаты Ньютона о пространстве можно переложить и для пространства-времени с небольшими изменениями. Слово же “относительность” в названии теории связанно с неразличимостью физики в различных, опять таки выделенных априори, инерциальных системах. Вся критика Маха в такой же степени применима к Эйнштейну как и к Ньютону. Конечно, СТО новая колоссальная веха, в понимании сущности пространства и времени, того что пространство и время едины, что они есть проявления единой сущности. Однако и СТО не лишена недостатков. На сей день я не вижу ни одной теории, которая преодолела трудности предъявленные Махом, и хотя эти проблемы носят принципиальный характер, но все же являются понятийными, на полезности теории и ее адекватности эксперименту они никак не сказываются, и в конечном счете носят схоластический характер. Теперь перейдем к истории общей теории относительности (ОТО). Несмотря на похожесть названий, это совершенно разные теории. ОТО – это теории гравитации.

 Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)

Ответа на это нельзя было получить, и Кеплер погрузился в мистику чисел. Каузальное мышление, характерное для науки нового времени, достигло своей кульминации в творчестве Эйнштейна. Но и он не мог найти конкретного причинного объяснения всех физических постоянных, не мог построить теории, в которой все константы вытекают из физических условий. Исходные соотношения теории относительности остаются феноменологическими, пока они не выведены из более общих свойств движущейся материи. Такими свойствами могут быть ее дискретность, ее микроскопическая структура и количественные соотношения микромира, т.е. данные, которыми оперирует квантовая физика. Теория относительности рассматривает в качестве исходных соотношений сокращение движущихся масштабов и замедление времени в движущихся системах. С точки зрения квантовой теории масштабы и часы - это очень сложные тела. "Они построены, - пишет Гейзенберг, - вообще говоря, из многих элементарных частиц, на них сложным образом воздействуют различные силовые поля и поэтому непонятно, почему именно их поведение должно описываться особенно простым законом" [10]. 304 Эйнштейн, как мы знаем, и сам понимал, что исходные соотношения теории относительности, рисующие поведение масштабов и часов, должны быть выведены из каких-то более общих соотношений, записанных в виде уравнений

 Материя и взаимодействия

Юрий Маханьков Настоящая работа имеет своей целью рассмотрение вопросов связанных с опытами Физо, Майкельсона и Морли и, прежде всего, с возможностью другой интерпретации этих экспериментов, чем это сделано в Теории относительности созданной Эйнштейном. В Теории относительности в достаточной мере производится объяснение проводимых экспериментов по определению скорости распространения света, тем не менее, эти объяснения не могли удовлетворить любопытство автора предлагаемой Вашему вниманию работы. Скорее всего это связано с тем, что Теория относительности объясняет многие физические явления только чисто абстрактным представлением, что позволяет производить только математическое взвешивание этих явлений без объяснения их физической сущности. Хотя одно из основных положений диалектики, выдвинутое Лениным: «Абстрактной истины нет – истина всегда конкретна» в данном случае нарушается, тем не менее, в физике Теория относительности, а также многие другие занимают ведущее положение, хотя их «истина», прежде всего, абстрактна и не объясняет физической сути рассматриваемых процессов.

 Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)

Подобными столкновениями являются поворотные сцены романов Достоевского, те критические моменты, в которых через реалистическую ткань просвечивают мучения мысли, ищущей в мире рациональную гармонию. Такие столкновения придают рациональной гармонии реальное бытие. Коллизия макроскопической гармонии и локальной, микроскопической или ультрамикроскопической проверки появилась и и физике. Теория относительности видит в схеме мировых линий основу мировой гармонии. Но эти 608 линии становятся реальными физическими процессами, если они заполнены микропроцессами, вызывающими вариацию мировой линии, переход от эвентуальной мировой линии, характерной для одного типа частиц, к эвентуальной мировой линии, характерной для другого типа частиц. Такие ультрамикроскопические процессы состоят в превращениях элементарных частиц. Эти превращения лишены физического смысла без макроскопических определений: характерные отличия элементарных частиц выражаются в свойствах их мировых линий. С дополнительностью ультрамикроскопических и макроскопических понятий физика столкнулась не только в учении об элементарных частицах

 Естественно-научная картина мира

Последнее название и утвердилось за новой наукой. Впоследствии возникли и разнообразные другие квантовые теории: квантовая электродинамика, теория элементарных частиц и другие, которые исследуют закономерности движения микромира. Другая фундаментальная теория современной физики — теория относительности, в корне изменившая научные представления о пространстве и времени. В специальной теории относительности получил дальнейшее применение установленный еще Галилеем принцип относительности в механическом движении. Согласно этому принципу, во всех инерциальных системах, т.е. системах отсчета, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, все механические процессы происходят одинаковым образом, и поэтому их законы имеют ту же самую математическую форму. Наблюдатели в таких системах не заметят никакой разницы в протекании механических явлений. В дальнейшем принцип относительности был использован и для описания электромагнитных процессов. Точнее говоря, сама специальная теория относительности появилась в связи с преодолением трудностей, возникших в этой теории. Важный методологический урок, который был получен из специальной теории относительности, состоит в том, что она впервые ясно показала, что все движения, происходящие в природе, имеют относительный характер.

 Материя и взаимодействия

Материя и взаимодействия Юрий Маханьков Настоящая работа имеет своей целью рассмотрение вопросов связанных с опытами Физо, Майкельсона и Морли и, прежде всего, с возможностью другой интерпретации этих экспериментов, чем это сделано в Теории относительности созданной Эйнштейном. В Теории относительности в достаточной мере производится объяснение проводимых экспериментов по определению скорости распространения света, тем не менее, эти объяснения не могли удовлетворить любопытство автора предлагаемой Вашему вниманию работы. Скорее всего это связано с тем, что Теория относительности объясняет многие физические явления только чисто абстрактным представлением, что позволяет производить только математическое взвешивание этих явлений без объяснения их физической сущности. Хотя одно из основных положений диалектики, выдвинутое Лениным: «Абстрактной истины нет – истина всегда конкретна» в данном случае нарушается, тем не менее, в физике Теория относительности, а также многие другие занимают ведущее положение, хотя их «истина», прежде всего, абстрактна и не объясняет физической сути рассматриваемых процессов.

 Мировая культура XX века

Отсюда оптимизм и пессимизм, надежда и отчаяние. Все до крайности обострено и противоречиво, антагонистично и стремительно. Социальное время в XX в. становится до предела плотным и насыщенным событиями, которые человек нередко не успевает даже осмыслить и пережить. Изменение картины мира было также связано с открытием в физике теории относительности. Это в значительной степени привело к релятивизму понятий и критериев ценностей в других областях знания и жизни человека, включая искусство и его каноны. Объективность закономерностей человеческого общежития, традиционных устоев и всего образа жизни, на которые человечество опиралось в течение последних столетий, коренным образом стала изменяться. Революция в умах произвела революцию в сердцах, а затем и в самом обществе. Сомнение нарушило цельность человеческого существования. Развитие промышленности, рост городов, стремительное развитие техники привело к тому, что человек утратил связь с природой, не обрел гармонии с социумом, но и не сумел на протяжении всего столетия обрести мира и покоя внутри себя.

 Альберт Эйнштейн

К этому времени он уже избавился от горькой нужды и, продолжая работать в патентном бюро, опубликовал (в 1905 году) в "Анналах физики" пять научных статей. Среди них три работы принадлежат к числу величайших в истории физики. В одной, очень просто написанной, давалось квантовое объяснение фотоэлектрического эффекта - за эту работу через шестнадцать лет он был удостоен Нобелевской премии. Другая рассматривала так называемое броуновское движение, иначе говоря, беспорядочные колебания мельчайших частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости. Эйнштейн показал, что движение этих частиц подчиняется конкретному статистическому закону. Это было похоже на фокус иллюзиониста: то, что казалось загадочным и почти чудесным, становилось предельно простым и понятным после объяснения. Если раньше кто-либо из физиков мог сомневаться в реальном существовании молекул и атомов, то теперь статья Эйнштейна давала почти прямое доказательство этому. Самое убедительное доказательство, о котором мог мечтать теоретик! Третья статья излагала специальную теорию относительности, соединявшую в одно целое материю, пространство и время.

 Планк Макс

– немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой теории, член Берлинской АН (1894), непременный секретарь в 1912-1938. Родился 23.04.1858 в Киле. Окончил Мюнхенский университет, 1885-1888 – профессор теоретической физики Кильского, 1889-1926 – Берлинского университетов. Его работы относятся к термодинамике, теории теплового излучения, теории относительности, квантовой теории, истории и методологии физики, философии науки. В 1900, исходя из чуждого для классической физики предположения, что атомные осцилляторы излучают энергию лишь определёнными порциями – квантами, причём энергия кванта пропорциональна частоте колебания (гипотеза квантов), вывел закон распределения энергии в спектре абсолютно чёрного тела. Ввёл фундаментальную постоянную (постоянная Планка) с размерностью действия. Формула закона Планка сразу же получила экспериментальное подтверждение. Оценивая значение открытия Планка, А. Эйнштейн писал: в защиту Л. Больцмана, указывая, что они неправильно понимали действительный смысл второго начала термодинамики, критиковал Э. Маха, защищая атомистику, боролся с более поздними течениями позитивизма.

 СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФИЗИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ МИРА

В современную эпоху исследование пользуется, в известном смысле, противоположным методом. Будущая картина физической реальности фиксируется вначале как самая общая схема измерения, в рамках которой должны исследоваться объекты определенного типа. Новая картина мира на этом этапе дана только в зародыше, а структура исследуемой физической реальности определена через схему измерения: “природа имеет объективные свойства, выявляемые в рамках такого-то и такого типа измерений”. Причем сами эти свойства даются вначале в форме весьма приблизительного образа структуры исследуемых взаимодействий, посредством фрагментарных онтологических представлений, которые увязываются в систему благодаря экспликации операциональной схемы. И лишь впоследствии формируется относительно четкое и “квазинаглядное” представление о структурных особенностях той физической реальности, которая выявлена в данном типе измерений и представлена картиной мира. Примерь такого пути исследований можно обнаружить в истории современной физики. Обратимся, например, к эйнштеневскому творчеству того периода, когда вырабатывали основные идеи специальной теории относительности. известно, создание этой теории началось с обобщения принципа относительности и построения такой схемы пространственных и временных измерений, в которой учитывалась конечная скорость распространения сигналов, необходимых для синхронизации часов в инерциальных системах отсчета.

 Эксперимент как средство оценки качества теоретического знания

Для приборов меньшей ответственности свидетельство может не выдаваться и заменяться лишь указанием о том, что прибор удовлетворяет требованиям стандарта или инструкции. Прибор снабжается клеймом поверки. Технические возможности измерительных приборов в значительной мере отражают уровень развития науки. С современной точки зрения, приборы, использовавшиеся учеными-естествоиспытателями в 19 веке и в начале нашего столетия, были весьма несовершенны. Тем не менее с помощью этих приборов ставились иногда блестящие эксперименты, оставившие заметный след в истории науки, открывались и изучались важные закономерности природы. Оценивая, например, значение известных измерений скорости света, проведенных американским физиком А. Майкельсоном, для последующего развития науки, академик С.И. Вавилов писал: «На почве его экспериментальных открытий и измерений выросла теория относительности, развилась и рафинировалась волновая оптика и спектроскопия и окрепла теоретическая астрофизика». С прогрессом науки продвигается вперед и измерительная техника. Наряду с совершенствованием существующих измерительных приборов, работающих на основе традиционных, утвердившихся принципов (замена материалов, из которых сделаны детали прибора, внесение в его конструкцию отдельных изменений и т.д.), происходит переход на принципиально новые конструкции измерительных устройств, обусловленные новыми теоретическими предпосылками.

 Ранкин Джон Уильям Маккуорн

Так же другим звездным признаком этого великого человека было то, что он также был превосходным техническим педагогом. Он подчеркивал взаимную зависимость и гармонию между нормальной теорией и хорошей практикой, и он был ответствен за становление известных универ-ситетских "курсов бутерброда" в сотрудничестве с ведущими промышленниками в Шотландии. Его заявленная цель, " продвиже-ние науки в применении к практике в механических искусствах ", преследовалась во всей его работе как технический ученого и преподавателя. Родился Ранкин в Шотландии в Эдинбурге 5 июля 1820, в семье инженера. Уже в юные годы смог проявить свои таланты, которые в последствии сделали его знаменитым. В шестнадцать лет, обучаясь в Эдинбургском университете, он получает золотую медаль за очерк по относительной волнообразной теории света, и двумя годами позже получает дополнительный приз за другой очерк по относи-тельным методам физического исследования. Финансовые проблемы вынудили молодого Уильяма оставить учебу на время, поступить на службу в помощники к своему отцу в компанию «Железная дорога Эдинбург 2. aval Scie ce Vol. II (1873), pp 259-260 3. Розенбергер Ф., История физики, пер. с нем., ч.3, в.2, М.-Л., 1936 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДОРОГ» РЕФЕРАТ: «Уильям Джон Макуорн Ранкин» Выполнил ст.гр. 114381 Головко И.Н. Минск 2003

 Развитие физики во второй половине ХХ в.

К числу фундаментальных достижений физики при завершении этого этапа относится формирование немеханической картины мира и радикальное изменение взглядов на структуру физической реальности, связанное с построением Максвеллом теории электромагнитного поля. Третий этап возник на рубеже XIХ и ХХ веков. Это этап современной физики. Он открывается трудами немецкого физика Макса Планка(1858-1947), вошедшего в историю развития физики как одного из основоположников квантовой теории. Занимаясь возникшей в физике научной проблемой, связанной с тем, что результаты экспериментальных работ по исследованию излучения веществами коротких электромагнитных волн не подчиняются законам электромагнетизма Максвелла, Планк отказался от установившегося положения классической физики, согласно которому энергия системы изменяется непрерывно. В 1900 г. он высказал гипотезу о том, что атомы испускают электромагнитную энергию дискретно, отдельными порциями, - квантами. Другое важное событие на современном этапе развития физики относится к 1905 году, когда Альберт Эйнштейн(1879 – 1955) сформулировал принципы специальной теории относительности(СТО), а к 1916 г. им была создана общая теория относительности(ОТО).

 Стрела времени как совокупность принципиально различных представлений о времени в динамике процессов и в эволюции событий

Стрела времени как совокупность принципиально различных представлений о времени в динамике процессов и в эволюции событий Косарев Александр Владимирович, инженер-теплоэнергетик Введение Проблема времени вызывала интерес с глубокой древности. Во всяком случае с античных времён по сегодняшний день исследователи практически всех направлений уделяли понятию времени самое пристальное внимание. Пригожин И. в пишет: “Можно ли каким-то образом установить связь между столь различными пониманиями времени – временем как движением в динамике, временем, связанным с необратимостью, в термодинамике, временем как историей в биологии и социологии?” В Пригожин И., Стенгерс И. отмечают: “Время – фундаментальное измерение нашего бытия. В том виде как оно входит в фундаментальные законы физики от классической динамики до теории относительности и квантовой физики, время не содержит в себе различия между прошлым и будущим! Для многих физиков ныне это вопрос веры: до тех пор и поскольку речь идёт о фундаментальном уровне описания, стрелы времени не существует.

 Классификация наук (философская проблема)

То есть, именно мера и является истинной характеристикой сущности феноменов природы. Конечной оценкой истины является практика. Практика и философии, и физики всех времен и народов показывает, что именно резкое разграничение философии и физики является причиной критических ситуаций каждой из наук. Приведу несколько примеров. Философы со времен Демокрита и Платона, а может быть с еще более дальних времен, бьются над вопросом о соотношении материи и сознания ("нематерия") и в решении его не сделали и шага вперед. В то время, как естествознание, используя методы физики, открыло изумительные свойства мозга, психики, закономерности поведения человека. Только интеграция представлений физиков и философов может привести к пониманию величайшей загадки природы - сознания. История физики изобилует критическими ситуациями и опытом их преодоления. По- видимому, дело здесь в том, что физика развивается быстрее, ищет, двигается вперед, потому и чаще оказывается перед затруднениями. Примеры преодолений в физике широко известны. Достаточно вспомнить ленинскую работу "Материализм и эмпириокритицизм", рождение теории относительности.

 Применение лазеров

Не менее потрясающими оказались достижения в физике. Только за одно десятилетие на рубеже двух веков было сделано пять открытий. В 1895 г. немецкий физик В. Рентген открыл новый вид излучения, названный позднее его именем; за это открытие он получил в 1901 г. Нобелевскую премию, став, таким образом, первым в истории нобелевским лауреатом. В 1896 г. французский физик Антуан Анри Беккерель открыл явление радиоактивности — Нобелевская премия 1903 г. В 1897 г. английский физик Дж. Дж. Томсон открыл электрон и в следующем году измерил его заряд — Нобелевская премия 1906 г. 14 декабря 1900 г. на заседании Немецкого физического общества Макс Планк дал вывод формулы для испускательной способности черного тела; этот вывод опирался на совершенно новые идеи, ставшие фундаментом квантовой теории — одной из основных физических теорий XX века. В 1905 г. молодой Альберт Эйнштейн — ему тогда было всего 26 лет — опубликовал специальную теорию относительности. Все эти открытия производили ошеломляющее впечатление и многих повергали в замешательство — они никак не укладывались в рамки существовавшей физики, требовали пересмотра ее основных представлений.

 Влияние НТР на экономическое развитие стран

Транспорт превращается в огромную сферу приложения капитала. Средства транспорта становятся основной формой вывода капитала, важным орудием колониальной политики. Быстро растет мировая железнодорожная сеть. Наибольший прирост железных дорог наблюдается в США, в колониальных и зависимых странах и в России (Великая Сибирская магистраль в 7,4 тысячи километров). В области физико-математических наук этого периода определились три основных направления: - исследования строения веществ; - изучение проблемы энергии; - создание новой физической картины мира. Научные исследования в каждом из этих направлений привели к крупнейшим открытиям: радиоактивности; электрона – первой из известных элементарных частиц; новых видов электромагнитных излучений (радиоволн, рентгеновских лучей); сложного строения атома и так далее. Эти открытия привели к созданию новой физической картины мира, получившей отражение в квантовой теории М.Пелонна, теории относительности А.Эйнштейна. Список использованной литературы: 1. Виргинский В.С.; Хотеев В.Ф. «Очерки развития истории науки и техники» М. Политиздат 1887г. 2. Черняк В.С. «История, логика, наука» М.: Просвещение 1986г. 3. Кирилин В.А. «Страницы истории науки и техники» М.: Класс 1989г. 4. Басин Я.З. «И творцы, и мастеровые» М.:Просвещение 1988г. 5. Кулешов В.У.; Лотпнова Н.Д. «Наука, техника, человек» М.:Политиздат 1990г.